收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

碳纳米管的结构缺陷与表面修饰的理论研究

何海燕  
【摘要】: 碳纳米管具有许多新颖的物理性质和化学性质,因而是一种有着广泛应用前景的纳米器件材料。然而,实际的碳纳米管上总不可避免地存在着各种结构缺陷。这些缺陷影响了碳纳米管的性质,因而会妨碍碳纳米管将来的应用。因此,提高碳纳米管的质量具有重要的实际意义。本论文基于紧束缚近似和密度泛函理论的计算,系统地研究了碳氢基团对碳纳米管的表面修饰,发现碳氢基团不仅能够修复碳纳米管上的单空位缺陷,还能改变碳纳米管的电子结构。另外,本文还对含有单空位缺陷碳纳米管以及吸附碳氢基团的碳纳米管的振动特性,以及一种新型的低维碳基材料的结构及性质进行了研究。论文共分为五章。 在第一章中,我们首先回顾了低维碳基材料的发展过程。然后对碳纳米管的结构、主要特性以及碳纳米管在储氢、复合材料、场发射、碳纤维材料方面的应用作了简要的介绍。 在第二章的开始,我们对目前凝聚态理论计算中常用的经验势方法、紧束缚势方法和第一性原理方法的优劣作了概括性的比较。重点介绍本论文所用到的第一性原理密度泛函理论和经验的紧束缚势方法及其参数化形式。最后,介绍了结构优化算法。 在论文的第三章,我们系统地研究了碳氢小基团(CH、CH_2、CH_3)对碳纳米管的表面修饰。基于紧束缚势方法的理论计算,我们主要讨论CH、CH_2、CH_3在碳纳米管的单空位缺陷以及无缺陷区域的吸附,发现在较低温度下,吸附在单空位缺陷上的CH、CH_2能修复或改善该缺陷的结构。吸附在无缺陷区域上的CH、CH_2和CH_3室温下能迁移到单空位缺陷附近。其中,CH和CH_2可以修复或改善缺陷结构,但CH_3不能改善碳纳米管上的缺陷结构。我们的结果合理地解释了相关的实验现象。基于密度泛函理论,我们还研究了吸附在碳纳米管上的碳氢基团对碳纳米管的电子结构的影响。 振动特性是体系的本征属性之一,它与体系的原子化结构密切相关。一般来说,体系结构的变化会在其振动谱上有所表现.因此,振动谱可以充当样品的指纹。论文的第四章主要研究含有单空位缺陷的碳纳米管以及吸附了碳氢基团的碳纳米管的振动性质。我们发现了碳纳米管上单空位缺陷的两种特征振动模式,它们可以看成是单空位缺陷的的指纹。另外,我们还得到了吸附在碳纳米管外壁上的碳氢基团的主要振动特征.根据不同体系的C-H拉伸振动的个数和频率的不同,可以对吸附的碳氢基团进行判别。 在第五章中,基于实验上发现的一种碳基新材料——碳纳米树芽(它是由碳富勒烯在碳纳米管外壁上共价结合而形成),我们研究了C60和不同尺寸的扶手椅型碳纳米管所构成的碳纳树芽的结构形貌,并讨论了它们的电子结构、光学性质和振动性质。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈传盛;刘天贵;陈小华;叶昌;夏靑;;碳纳米管的表面修饰及其应用[J];机械工程材料;2007年11期
2 郭晓燕;彭倚天;胡元中;王慧;;基于碳纳米管的LB膜制备技术[J];纳米技术与精密工程;2008年05期
3 周小平;余腊妹;郭乔辉;周政平;侯豪情;;多壁碳纳米管的表面修饰及其在溶剂中的分散性[J];化工新型材料;2009年06期
4 刘琳;戴光宇;蒋鋆;;碳纳米管/氰酸酯复合材料的研究[J];建筑材料学报;2010年04期
5 商红岩,徐永强,赵会吉,刘晨光;HNO_3处理和焙烧温度对Mo活性组分在碳纳米管载体表面分散的影响[J];石油学报(石油加工);2004年02期
6 郭小天;孟洁;孔桦;宋礼;王超英;何朝辉;许海燕;解思深;;单壁碳纳米管无纺膜表面的PEG修饰及蛋白质吸附研究[J];中国生物医学工程学报;2005年06期
7 许永;王静;胡金平;童小翠;张明旭;;多壁碳纳米管的纯化及表面修饰[J];中国科技论文在线;2010年06期
8 王志敏;徐翠莲;刘朝晖;;PMMA/MWNT纳米复合材料原位合成及性能[J];河南科学;2010年12期
9 邱军;王国建;尚婧;;聚乙烯基吡咯烷酮修饰多壁碳纳米管的研究[J];高分子学报;2007年04期
10 徐涛;杨静晖;刘际伟;傅强;;碳纳米管的表面修饰及其对碳纳米管/氟橡胶复合材料导电性能的影响[J];复合材料学报;2010年03期
11 郝爱平;陈玉琴;肖安国;尹笃林;;碳纳米管的表面修饰及性能研究[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2011年01期
12 李志国;冯江涛;李晓丽;隋解和;蔡伟;;SDBS修饰碳纳米管及其增强聚乳酸复合材料的制备与表征[J];功能材料;2011年S3期
13 傅小波;余皓;彭峰;王红娟;吕平;;碳纳米管负载高分散Pt纳米颗粒的制备及表征[J];无机化学学报;2006年06期
14 王环颖;李文军;常志东;周花蕾;郭会超;;表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂制备及催化活性研究[J];光谱学与光谱分析;2011年09期
15 马传国;于英俊;张鹏;;碳纳米管的表面修饰及其对环氧树脂热性能的影响[J];中国塑料;2009年01期
16 张法明;常江;伯克尔伊博哈德;;聚乙烯醇修饰的碳纳米管在缓冲溶液中的溶解过程(英文)[J];新型炭材料;2010年04期
17 郝平;高云燕;欧植泽;李嫕;王中丽;王雪松;;氨基吡啶修饰碳纳米管的制备及其与辣根过氧化酶的相互作用[J];物理化学学报;2011年01期
18 杨汉培;石泽敏;戴开静;段云平;吴俊明;;碳纳米管的表面修饰及TiO_2-CNTs复合催化剂的光催化性能[J];化学学报;2011年05期
19 彭定芬;余皓;彭峰;王红娟;杨剑;;碳纳米管表面羧基对纳米RuO_2颗粒的分散作用[J];催化学报;2009年06期
20 曹茂盛,邱成军,朱静;碳纳米管表面修饰的研究进展[J];航空材料学报;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张斌;庄小东;陈彧;;利用RAFT聚合制备碳纳米管/聚乙烯基咔唑复合材料[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
2 李志强;张瀛溟;刘育;;碳纳米管-葫芦[6]脲水溶性超分子组装体的构筑[A];大环化学和超分子化学的新发展——当前学科交叉的一个重要桥梁——中国化学会全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会论文摘要集[C];2010年
3 刘彩虹;司华艳;张浩力;;碳纳米管与有机染料间的非共价相互作用[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
4 邱军;王国建;尚婧;;聚乙烯基吡咯烷酮修饰多壁碳纳米管的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
5 陈广新;毕丹;;碳纳米管的表面修饰及其改性聚乳酸的研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
6 刘韵;黄俊;吴建立;沈群东;;碳纳米管和共轭聚电解质复合荧光探针在细胞成像中的运用[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
7 赵晓文;叶林;;聚甲醛/碳纳米管导热复合材料制备及结构与性能研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
8 于宁;郑晓莉;许群;;超临界二氧化碳中溶剂作用对聚乙烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物在碳纳米管上组装形貌的影响[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 杜飞鹏;杨应奎;崔伟;解孝林;;聚电解质接枝碳纳米管及其离聚体/金属纳米复合材料[A];湖北省化学化工学会2006年年会暨循环经济专家论坛论文集[C];2006年
10 方少明;唐佳友;高丽君;周立明;杨俊雅;;不同聚醚二元醇对碳纳米管/聚氨酯复合材料性能的影响[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何海燕;碳纳米管的结构缺陷与表面修饰的理论研究[D];中国科学技术大学;2008年
2 崔伟;表面修饰碳纳米管/环氧树脂复合材料的界面结构与性能[D];华中科技大学;2011年
3 孟洁;基于碳纳米管的生物材料制备与表征及生物医学应用研究[D];中国协和医科大学;2007年
4 刘爱红;肿瘤热疗用碳纳米管热种子复合材料的制备及性能研究[D];山东大学;2008年
5 张永辉;石墨烯纳米器件的设计与性质研究[D];兰州大学;2010年
6 蒋辽川;半导体金属氧化物修饰碳纳米管的制备及其电催化、光电催化性能的研究[D];华南理工大学;2010年
7 刘丽娜;碳纳米管—双马来酰亚胺体系的摩擦磨损研究[D];浙江大学;2010年
8 徐立华;电晕等离子体改性碳纳米管及其在环氧树脂中的应用[D];浙江大学;2010年
9 梅蕾;碳纳米管/碳纤维多尺度结构制备及其界面增强效果研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 朱幸福;碳纳米管复合材料及碳纳米管为模板的纳米管的制备与性质研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔杰;用RAFT活性聚合方法在碳纳米管表面接枝聚合物[D];合肥工业大学;2005年
2 万淼;多壁碳纳米管的制备与表面修饰[D];华中师范大学;2005年
3 杨莺;利用RAFT聚合方法在碳纳米管表面接枝聚合物及其改性塑料的研究[D];合肥工业大学;2007年
4 曾静;自由基加成反应在碳纳米管和石墨烯修饰中的应用[D];兰州大学;2011年
5 刘晓伟;碳纳米管及其复合物的制备和场发射性能的研究[D];吉林大学;2010年
6 李光进;基于罗丹明B衍生物的碳纳米管荧光传感器的制备与研究[D];兰州大学;2011年
7 邵焕真;碳纳米管功能化及其聚苯并咪唑复合材料研究[D];上海交通大学;2010年
8 熊军;基于碳纳米管的功能化磁性荧光纳米材料的制备和性能研究[D];武汉理工大学;2011年
9 徐勤;碳纳米管树状分子复合材料的制备及其性能研究[D];上海师范大学;2010年
10 祝丽娟;碳纳米管/二氧化硅/炭黑/溶聚丁苯橡胶硫化胶性能研究[D];南京理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘霞;吸入碳纳米管可影响人体免疫力[N];科技日报;2009年
2 记者 何德功;日研制出直径最小碳纳米管[N];新华每日电讯;2003年
3 记者 吴辉;我国碳纳米管产业化突破“瓶颈”[N];中国知识产权报;2001年
4 张巍巍;碳纳米管可激发人体自身免疫反应[N];科技日报;2010年
5 黄绍平;碳纳米管实用的路还远吗?[N];中国电子报;2001年
6 记者 谢昭萍 特约记者 肖萍;我国碳纳米管截短技术获得突破[N];中国化工报;2004年
7 记者 薛冬 通讯员 谭少容;我国率先实现碳纳米管产业化[N];光明日报;2001年
8 本报记者 薛冬 通讯员 谭少容;碳纳米管身价何以远高于黄金[N];光明日报;2001年
9 记者 李斌 沈路涛;碳纳米管发展记[N];新华每日电讯;2000年
10 黄中;碳纳米管及其应用[N];中国知识产权报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978